五位半电压电流电阻表

一、产品概述

1、采用24位模数转换器ADS1255，具有10ppm的最大非线性。

2、采用高精度等级电压基准REF5025，具有0.05%的最大值误差，3ppm/°C最大温漂。

3、模拟前端采用OPA2376低噪声精密运算放大器，7.5 nV/√Hz 噪声，1µV/°C最大漂移。

4、全部继电器采用HFD4磁保持信号继电器。

5、主控采用STC8H8K64U单片机。

6、显示采用1.3寸OLED显示屏，显示清晰直观，BOM表中未含有，请自备或购买。具体参数见产品参数5，购买连接见附件。

二、产品参数

1、 设计外接电池供电输入：3.3~4.3VDC，工作电流约50mA（典型值：继电器不动作、电压档测量时）。PH2.0接口，带接反保护。推荐使用3.7V锂电池供电。自带电池充电功能，充电使用TYPE-C接口输入5V/1A，设计充电电流500mA。

2、 设计电压测量范围：

档位1：双极性直流0~0.2V（实际可测量范围0.24V，每个档均额外支持多40000计数量程）。200000字计数，分辨率1uV。

档位2：双极性直流0~2V。200000字计数，分辨率10uV。

档位3：双极性直流0~20V。200000字计数，分辨率0.1mV。

档位4：双极性直流0~200V。200000字计数，分辨率1mV。各档位初始精度0.1%FS。使用4mm香蕉头插孔。

3、 设计电流测量范围：双极性直流0~24mA。240000字计数，分辨率0.1uA，取样电阻10Ω，初始精度优于0.2%FS，与电压档使用同一个公共端，同样为4mm香蕉头插孔。

4、 设计电阻档测量范围：200Ω，2kΩ，20kΩ，200kΩ，2MΩ。200000字计数。各档精度分别优于0.2%，0.1%，0.1%，0.1%，0.2%。支持2线或4线模式。采用恒流法测量。2线电阻使用电压测量相同端口。4线电阻使用电压测量端口输出激励源，HS和LS测量电阻两侧压降，其中LS与电流共用端口。

5、 设计通断档测量范围：200Ω，通断阈值固定5Ω，＜5Ω蜂鸣器响应，与欧姆200Ω档共用零点。使用电压测量相同端口。

6、 设计二极管档测量范围：0~2V，计数值210000，激励电流1mA，与欧姆2kΩ档共用零点。使用电压测量相同端口。

7、 设计默认全电压档输入阻抗为10MΩ，其中0.2V和2V量程支持高阻抗模式，输入阻抗＞500MΩ。

8、 OLED为IIC接口，SSD1312驱动，从机地址0x78，3.3V供电，管脚排列GND脚、VCC脚、SCL脚、SDA脚。

9、 PCB尺寸：98×88mm，4层板，元件单面排布。

三、使用说明

1、 为模块接入电源/电池（注意正负极，有防接反保护），需求电压、电流符合参数要求。

2、 将待测信号或测量元件接到相关端口，推荐使用万用表线。注意正负极，电流档有简易过流保护保护，电压档无保护，二线电阻档有过压防护，四线HS/LS端口无防护。请务必正确接线且信号不超相应量程。

3、 模块上电，OLDE屏点亮显示当前数据。第一行左侧显示RUN为正在采样，显示HOLD为冻结采样，右侧显示电池电压值。

4、 中间行主显示值为测量值，第三行左侧显示当前档位和量程，右侧显示模数转换器寄存器值。

5、 单击range上、下按键为切换量程（单一量程档位无效）；单击AUTO按键为启动自动量程再次单击取消；单击HOLD按键冻结采样或恢复采样，单击FUN按键依次循环切换电压、电流、2W电阻、4W电阻、通断、Diode档位，长按AUTO按键可以开启高阻模式，开启成功后屏幕第一行显示Z，再次长按该键可关闭，关闭后Z熄灭。

6、 首次使用前应进行校零操作，步骤为短接表笔后，长按HOLD按键，屏幕显示zero字样后调零完成，其他档位同样操作（仅电压、电流、2W电阻档支持调零），如需要恢复默认零位长按量程下键根据提示操作即可。

四、备注

1、成本构成

元器件成本：¥170元（不含PCB，发稿时某宝购买价格）

其他外设OLED：¥ 15元

总计：¥185 元

2、细节备注

1、 烧录需要准备CH340 USB转串口模块，请自备。

2、 本模块需要下载代码驱动（硬件+软件），提供hex文件供烧录，代码开源仅供功能演示和学习使用。代码用KEIL4开发，工程名为Mul_Meter.uvproj。详见附件。

3、 代码烧录文件使用STC官方烧录软件以串口下载方式烧录，软件及烧录教程在附件中。

4、为保证测量精度，请以下电阻使用0.1%精度25ppm温漂及以上性能：R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R19、R20、R21、R22、R23、R40、R41、R58、R59、R60、R61、R62、R64、R68。（视频测试模块中R58~R60、R62、R64、R68使用了10ppm，0.05%电阻测试）

5、 板子上的CN6接口是一个带3.3V电源输出的串口，硬件接口为PH2.0母插头。为节省元件，设计同时使用此接口进行烧录。但在V1.0固件中无作用，此接口预留给键盘HMI模块用，键盘HMI模块已上架，可自行更改固件实现按键快速切换档位和量程，后续不定时更新该固件功能。

6、设计精度考虑到元件失配问题，一般可以可以达到0.1FS，主要误差来源为X10放大器，如想达到更高初始精度推荐使用更高精度元件（如使用0.02%精密电阻），亦或者使用高精度表或者信号源进行校准修正。

7、模块使用了磁保持继电器，可减少继电器持续发热造成热电势的误差影响，但磁保持继电器在震动或跌落冲击等情况存在触点反转的可能，请使用中注意防震，或使用中注意触点反转的可能意外。

3、注意事项

模块ADC完整量程均为2.5V，尽管设计中已经采用了各类轨到轨器件，但受限于元器件不是真正理想的轨到轨，不可避免存接近电源轨失真，所以电压量程标注为200000计数，实际在240000计数内依旧是可用的（总计数250000，可扩展使用240000计数）可以保证线性度，超过240000的非线性建议由使用者确认后使用，本人建议不使用。电压档最高量程达到200V，为元器件和人生安全，不要在200V档使用扩展计数。电压档未设置过压防护，因此测量时务必确认量程合适。同时正告使用者安全电压为小于36V，操作按键与测量电路无电气隔离，超过安全电压测量时不要进行按键操作，并且超过此电压使用务必注意用电安全，且本人不对任何产生的危险事故负责。电流档总计数250000，已直接使用240000作为计数，无扩展量程，超过240000同样存在非线性问题，通常不建议使用。电流档有过流保护，搭配自恢复保险可在50mA过流时提供保护，但无法应对高能电压源，如电流测量端子直接接到24V电源上，请使用电流档时务必保证接线正确。二线电阻端口设计可扛200Vpp，但不推荐极限使用；四线电阻HS/LS与COM之间耐压100Vpp。注意所有防护均有失效可能，请正确选择档位和量程。

五、测试视频

视频首先演示了电压档位测量的情况；信号发生器模块产生电压信号，测试了4个电压量程的测量情况，最后切换到24mA档位测量电流档情况。然后使用2线和4线电阻的4个档位测试1k电阻。演示通断短接蜂鸣器响应情况，最后演示了测量二极管压降。测量误差可参考（信号发生模块电压精度优于0.1%，电流精度优于0.1%。模块仅做零位标定，未经过量程或线性修正。）。

六、更新日志

V1.0 首次上传